题目内容

如图所示，将弹簧测力计上端固定，下端挂一正方体合金块A，放入底面积为300cm2装有水的圆筒形容器中，开始时将合金块A恰好浸没在水中，容器侧面的底部有一由阀门B控制的出水口．实验时，打开阀门B缓慢放水，放到金属块A刚好全部露出水面时，立即关闭阀门B，在此过程中金属块始终不与容器底部接触，读出弹簧测力计示数的最小值和最大值分别为22N和32N．若弹簧测力计每1N刻度的间隔均为1cm，其量程大于35N，g取10N/kg，则在弹簧测力计示数由22N变至32N的过程中，从阀门B排出水的质量为
5
5
kg．
分析：知道排出水的体积包括两部分，一是图中金属块底部以上的水；二是弹簧测力计由22N变为32N时，金属块要下降，下降过程中水必须排出；然后求出排出水的总体积，再根据m=ρv即可求出排出水的质量．
解答：解：∵合金块A的重力就是弹簧测力计的最大示数为32N；
∴合金块A受到的最大浮力是合金块完全浸没时F浮=G重-F拉=32N-22N=10N；
∵弹簧测力计每1N刻度的间隔均为1cm，
∴在弹簧测力计示数由22N变至32N的过程中，弹簧伸长10cm，即正方体合金块的重心下降h=10cm；
根据公式F浮=ρ液gV排
可得V排=
F浮
ρ水g
=
10N
1×103kg/m3×10N /kg
=1×10-3m3
∵V合金=V排=L3，
∴合金块的边长L=
3V合金
=
31×10-3m3
=10cm
∵从容器中排出水的质量有两部分
V1=L（S容-S金）=10cm×（300cm2-10cm×10cm）=2000cm3
V2=hS容=10cm×300cm2=3000cm3
∴排出的水的质量是m=ρ水V总=1g/cm3×（2000 cm3+3000 cm3）=5000g=5kg．
故答案为：5．
点评：本题考查学生对重力、浮力、浮力计算公式以及密度计算公式的理解和应用，难点是对排出水的体积分析，弄清楚排出水的体积有两部分组成．
练习册系列答案
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精英家教网小明想：浮力是液体对物体向上的托力，而物体间力的作用是相互的，所以物体对液体一定有向下的压力，那么浮力的大小和物体对液体压力的大小有什么关系呢？
（1）小明和小红利用烧杯、水、天平、合金圆柱体、细线和弹簧测力计，进行了如下探究：
①在烧杯中盛适量水，用天平测出烧杯和水的总质量m1；
②用弹簧测力计测出圆柱体的重力G；
③如图所示，将圆柱体部分浸入烧杯的水中，静止在某一深度，记下弹簧测力计的示数F，则圆柱体所受水的浮力为
 
（用弹簧测力计所测得的量来表示）；此时向天平的右盘加上适量的砝码，使天平重新平衡，记下天平的读数m2，则圆柱体对水的压力为
 
（用天平所测得的量来表示）．
（2）下表为小明和小红记录的实验数据：（表中h2＞h1）
圆柱体的位置 圆柱体的重力G/N 弹簧测力计的示数F/N 烧杯和水的总质量m1/g 天平的读数m2/g
圆柱体部分浸入 2.6 2.4 180 200
圆柱体浸没深度h1 2.6 2.2 180 220
圆柱体浸没深度h2 2.6 2.2 180 220
①通过分析表格中数据，可得出：浮力的大小
 
（选填“大于”、“小于”或“等于”）物体对液体压力的大小；此外你还可以得出的结论有：
 
（写出一条即可）．
②由表格中的数据可知，该圆柱体的密度为
 
．
22、某物理活动小组在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的活动中，进行了如下的探究实验．

（1）小明同学在水平木板上，用弹簧测力计水平向左拉动木块，使其作匀速直线运动，弹簧测力计示数如图所示．他根据
二力平衡
知识可知，木块所受的滑动摩擦力为
2.8
N．
（2）小华将木块沿竖直方向截去一半后，测得木块所受的滑动摩擦力变为原来一半．她由此得出：滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小．你认为她的探究过程中存在的问题是
没有控制变量（或压力发生了改变）
．
（3）如果小强同学重复做小明的那次实验时，是拉动物体加速运动的，此时物块受到水平木板对它的摩擦力将如何变化？
不变
（填“变大”、“变小”或“不变”），理由是什么？
压力和接触面的粗糙程度没有改变
．
（4）实验结束后，该小组的同学们在交流时，小红同学提出，摩擦力的大小是与压力的大小有关还是与重力的大小有关，同组的同学们进行讨论，最后在没有添加任何器材的情况下，设计了一个方案解决了这个问题．如果你是该小组的一名成员，你认为他们设计的方案是什么？实验结论是什么？
设计方案（简要叙述）：
把长木板倾斜一定的角度，然后匀速成拉动木块，读出弹簧测力计的读数
；
实验结论：
如果弹簧测力计的读数不变，说明摩擦力与重力有关；如果读数改变，说明与重力无关而与压力有关
．
小明很善于思考，小明想：浮力是液体对物体向上的托力，而物体间力的作用是相互的，所以物体对液体一定有向下的压力，那么浮力的大小和物体对液体压力的大小有什么关系呢？
（1）小明和小红利用烧杯、水、天平、合金圆柱体、细线和弹簧测力计，进行了如下探究：
①在烧杯中盛适量水，用天平测出烧杯和水的总质量m1；
②用弹簧测力计测出圆柱体的重力G；
③如图所示，将圆柱体部分浸入烧杯的水中，静止在某一深度，
记下弹簧测力计的示数 F，则圆柱体所受水的浮力为
G-F
G-F
（用弹簧测力计所测得的量来表示）；此时向天平的右盘加上适量的砝码，使天平重新平衡，记下天平的读数m2，则圆柱体对水的压力为
（m2-m1）g
（m2-m1）g
（用天平所测得的量来表示）．
（2）下表为小明和小红记录的实验数据：（表中h2＞h1）
圆柱的位置 圆柱体的重力
G/N		 弹簧测力计的示数F/N 烧杯和水的总质量m1/g 天平的读数m2/g
圆柱体部分浸入 2.6 2.4 180 200
圆柱体浸没深度h1 2.6 2.2 180 220
圆柱体浸没深度h2 2.6 2.2 180 220
①通过分析表格中的数据，可以知道：圆柱体浸没在水中所受的浮力为
0.4
0.4
N，圆柱体对水的压力为
0.4
0.4
N．
②通过分析表格中的数据，可以得出：浮力的大小
等于
等于
（选填“大于”、“小于”或“等于”）物体对液体压力的大小；此外他们还发现：物体浸没前浮力与浸入的深度
有关
有关
（选填“有关”、“无关”）．除此以外，你还能发现什么规律
物体浸没后浮力与浸入的深度无关
物体浸没后浮力与浸入的深度无关
．
③由表格中的数据可知，该圆柱体的密度为
6.5×103
6.5×103
 kg/m3．
（2002?海淀区）用如图所示的滑轮组做“测滑轮组机械效率”的实验，已知每个钩码质量均为50克，g取10牛/千克．
（1）在图上画出滑轮组绳子的绕法，要求施力方向竖直向上．
（2）现将钩码匀速竖直向上提升20厘米，弹簧测力计的示数为0.8牛，则此过程中对钩码所做的有用功为
0.4
0.4
焦，此时滑轮组的机械效率为
83%
83%
．
某物理活动小组在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的活动中，进行了如下的探究实验．
（1）小明同学在水平木板上，用弹簧测力计水平向左拉动木块，使其作匀速直线运动，弹簧测力计示数如图所示．他根据
二力平衡
二力平衡
知识可知，木块所受的滑动摩擦力为
2.8
2.8
N．
（2）小华将木块沿竖直方向截去一半后，测得木块所受的滑动摩擦力变为原来一半．她由此得出：滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小．你认为她的探究过程中存在的问题是
没有控制压力相等
没有控制压力相等
．
（3）如果小强同学重复做小明的那次实验时，是拉动物体加速运动的，此时物块受到水平木板对它的摩擦力将如何变化？
不变
不变
（填“变大”、“变小”或“不变”），理由是什么？
压力和接触面的粗糙程度没有改变
压力和接触面的粗糙程度没有改变
．
（4）实验结束后，该小组的同学们在交流时，小红同学提出，摩擦力的大小是与压力的大小有关还是与重力的大小有关，同组的同学们进行讨论，最后在没有添加任何器材的情况下，设计了一个方案解决了这个问题．如果你是该小组的一名成员，你认为他们设计的方案是什么？实验结论是什么？
设计方案（简要叙述）：
把长木板倾斜一定的角度，然后拉动木块，读出弹簧测力计的读数
把长木板倾斜一定的角度，然后拉动木块，读出弹簧测力计的读数
；
实验结论：
如果读数不变，说明与重力有关；如果读数改变，说明与重力无关而与压力有关
如果读数不变，说明与重力有关；如果读数改变，说明与重力无关而与压力有关
．

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